DE1465027A1

DE1465027A1 - Arc welding process

Info

Publication number: DE1465027A1
Application number: DE19631465027
Authority: DE
Inventors: Haala Dipl-Ing Heinrich; Wolff Dr-Ing Lothar; Ranke Dipl-Ing Peter; Mantel Dr-Ing Wilhelm
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1963-11-08
Filing date: 1963-11-08
Publication date: 1968-12-05
Also published as: CH441542A; BE654321A; CH437572A

Description

Geseilschaft für Lindes Eismaschinen AktfengeseitschaftCompany for Linde's ice machine company

(H 228) H 63/071 (H 228) H 63/071

8.11.1965 Sm/FiNovember 8, 1965 Sm / Fi

Arc welding process

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lichtbogenschweissen unter Schutzgas von Werkstücken aus Stahl.The invention relates to a method for arc welding workpieces made of steel under protective gas.

Es ist bekannt, beim Lichtbogenschweissen Sehweissdrähte zu verwenden, die aus einer Stahllegierung mit Zusätzen an desoxydierenden Stoffen bestehen. Häufig verwendete Desoxydationsini ttel sind Mangan, Silizium und Titan. Aluminium, das an sich ebenfalls ein starkes Desoxidationsmittel ist, wird jedoch fijr diesen Zweck kaum verwendet, da es im Vergleich zu den genannten anderen Elementen, die auch teilweise billiger sind, metallurgisch ungünstig auf die Schweißscbmelze einwirkt. Znsbesondere wird der Fluß der Schmelze durch die Bildung vonIt is known to use welding wires in arc welding which are made from a steel alloy with additives consist of deoxidizing substances. Frequently used deoxidation mini ttel are manganese, silicon and titanium. Aluminum that is itself also a powerful deoxidizer, will however, hardly used for this purpose as it is compared to the other elements mentioned, some of which are cheaper, have a metallurgically unfavorable effect on the weld puddle. In particular, the flow of the melt is increased by the formation of

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Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft ^v Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft ^v

Aluminiumoxyd nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grunde wird der Aluminiumgehalt bei bekannten Schweißdrahtlegierungen für das Lichtbogenschweißen sehr klein gehalten. Diese geringen Mengen stellen jedoch im allgemeinen weniger einen beabsichtigten Legierungsbestandteil dar, sie ergeben sich vielmehr bei den heutigen Stahlherstellungsverfahren meist zwangsläufig.Alumina adversely affected. For this reason, the Aluminum content in known welding wire alloys for the Arc welding kept very small. However, these small amounts are generally less of an intended one They are part of the alloy, rather they are inevitable in today's steel production processes.

Pur das Lichtbogenschweissen unter Schutzgas sind zwar aluminiumhaltige Schweißdrähte bekannt geworden, bei denen das Aluminium im wesentlichen allein^ als Desoxidationsmittel wirken soll, doch haben sich diese Drähte im allgemeinen nicht bewährt. Sie sind sogar weitgehend unbrauchbar,:wenn unter einem Schutzgas mit sehr aktiven Bestandteilen?^fwie ^; Kohlendloxyd, geschweißt wird. ;Welding wires containing aluminum have become known purely for arc welding under protective gas, in which the aluminum is essentially intended to act solely as a deoxidizer, but these wires have generally not proven their worth. They are even largely unusable: when under a protective gas with very active components? ^f like ^; Carbon dioxide, is welded. ;

Aus der Metallurgie der Stahlherstellung ist eine weitere Verwendungsart des Aluminiums bekannt. Sie beruht auf . der Eigenschaft dieses Elementes, Stickstoff unter Bildung von j Aluminiumnitriden abzubinden. Gasförmiger Stickstoff, der durch Diffusion in die flüssige Stahlschmelze gelangt, wirkt schädlich auf das Gefüge des Stahles. Diese Schädlichkeit ergibt sich aus Alterungs- und Härtungserscheinungen, die vor allem im Verlauf des langsamen Abkühlens beim Glühen zum Zwecke der Entspannung und des Härteausgleiohes, aber auch während des Lageras bei Raumtemperatur auftreten und durch Ausscheidungsvorgänge, im wesentlichen von Eisennitriden, Im Gefüge des Stahles verursacht werden. Diese aus der Metallurgie der Eisen-Another use of aluminum is known from the metallurgy of steel production. It is based on. the property of this element to bind nitrogen with the formation of aluminum nitrides. Gaseous nitrogen, which diffuses into the liquid steel melt, has a damaging effect on the structure of the steel. This harmfulness results from aging and hardening phenomena, which occur mainly in the course of slow cooling during annealing for the purpose of relaxation and hardness compensation, but also during storage at room temperature and caused by precipitation processes, essentially of iron nitrides, in the structure of the steel will. These from the metallurgy of the iron

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Gesellschaft für Linde's Eismaschinen AktiengesellschaftGesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft

hüttenprozesse bekannten nachteiligen Wirkungen des Stickstoffes treten in kleinem MaBe auch beim Schweissen von Stahl auf. Selbst beim Schutzgassohweissen diffundiert noch eine erhebliche Menge Stickstoff durch die Schutzgashülle in die cchweißschaelze, abgesehen davon, daß sich meist im Schutzgas selbst-noch Verunreinigungen an Stickstoff befinden.The negative effects of nitrogen known to smelting processes also occur to a small extent when welding steel on. Even with inert gas welding, a considerable amount still diffuses Amount of nitrogen through the protective gas envelope into the welding bowl, apart from the fact that it is mostly in the protective gas even-there are still impurities in nitrogen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lichtbogenschweißen von Stahl unter Schutzgas zu entwickeln, das auf Grund einer geeigneten Kombination eines Schutzgases und einer Drahtelektrode die durch Stickstoff verursachten Ausseheidungsvorgange verhindert und gleichzeitig die notwendige Desoxydation der Schweißschmelze unter Vermeidung nachteiliger Begleiterscheinungen gewährleistet. The present invention is based on the object to develop a process for arc welding steel under shielding gas, based on a suitable combination a protective gas and a wire electrode prevents the excretion processes caused by nitrogen and at the same time the necessary deoxidation of the weld puddle is guaranteed while avoiding disadvantageous side effects.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kombinierte Anwendung eines Schutzgases mit geringer Oxydationswirkung, insbesondere der Zusammensetzung:This object is achieved by the combined use of a protective gas with a low oxidizing effect, in particular the composition:

Argon oder Argon-Heliumgemisch oder Helium 70 - 99 VoI % Argon or argon-helium mixture or helium 70 - 99 % by volume

Sauerstoff 0-10 VoI % Oxygen 0-10 %

Kohlendioxyd 0-85 VoI $ Carbon dioxide by volume 0-85 $

Stickstoff . 0 - 0,5 VoI % Nitrogen. 0 - 0.5 % by volume

und einer abschmelzenden Drahtelektrode aus einer Stahlieglerung, die durch Zusätze von Mangan und Silizium und/oder iitan und/oder Kalzium überdesoxydiert ist, und einen Gehalt an me-and a melting wire electrode made of a steel seal, those through the addition of manganese and silicon and / or titanium and / or calcium is over-deoxidized, and a content of me-

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tailischem Aluminium von 0,1 bis 0,6 G-ew % besitzt.tailischem aluminum from 0.1 to 0.6 % by weight.

Überdesoxydation des Schweißdrahtes heißt in diesem Zusammenhang, daß die in der Stahllegierung des Drahtes enthaltenen Zusätze der desoxydierenden Stoffe Mangan und Silizium und/oder Titan und/oder Kalzium in einer Menge vorhanden sein müssen, die, unter Berüoksiohtigung der Sehutzgaezueammensetzung, zur Desoxydation der Sohweißsehmelze auereicht und darübeijhinaus den Gehalt des Drahtes an metallischem Aluminium vor Oxydation schützt.Over-deoxidation of the welding wire means in this context that in the steel alloy of the wire contained additives of the deoxidizing substances manganese and Silicon and / or titanium and / or calcium must be present in an amount that, taking into account the visual protection, sufficient to deoxidize the white salt and moreover the metallic content of the wire Protects aluminum from oxidation.

Der erfindungsgemäße Zusatz von metallischem Aluminium zur SohweiÄdrahtlegierung, der im Gegensatz zur derzeitigen ablehnenden Meinung der Fachwelt über die Brauchbarkeit von aluminiumlegierten Schweißdrähten steht, beruht auf der Erkenntnis, daß eich Aluminium dann und nur dann metallurgisch vorteilhaft auf die Schweißschmelze auswirkt, wenn durch geeignete Maßnahmen dafür gesorgt wird, daß das Aluminium in metallischer Form in die Schmelze gelangt.The inventive addition of metallic Aluminum to the Sohwei wire alloy, which in contrast to current negative opinion of the professional world about the usability of aluminum alloy welding wires is based on the knowledge that aluminum can then and only then has a metallurgical beneficial effect on the weld puddle if it is ensured that the Aluminum enters the melt in metallic form.

Erfindungsgemäß bestehen diese Maßnahmen zum einen aus der Zulegierung von anderen Desoxydationsmitteln wie Mangan, Silizium und Titan zum Schweißdrahtwerkstoff, wobei die Menge dieser Zusätze, wie beschrieben, so gewählt wird, daß durch ihre Anwesenheit in der Schweißschmelze eine Oxydation des Aluminiums weitgehend verhindert wird uhd damit für die Sohraelze keine Nachteile, wie Beeinträchtigung des Flußes durch Aluminiumoxyd, entstehen. Zum anderen wird er-According to the invention, these measures consist, on the one hand, of the addition of other deoxidizing agents such as manganese, silicon and titanium for the welding wire material, the amount of these additives being selected as described, that by their presence in the weld puddle an oxidation of the aluminum is largely prevented and thus prevented there are no disadvantages for the Sohraelze, such as impairment of the flow by aluminum oxide. On the other hand,

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findungsgeraäß ein Schutzgas verwendet, dessen Oxydationswirkung auf Grund seiner Zusammensetzung so gering ist, daß auoh eine Oxydation des Aluminiums durch das Gas vermieden wird. PUr diesen Zweck eignen sich die bekannten Mischgase auf Edelgasbasis der Zusammensetzung:foundungsgeraäß uses a protective gas, its oxidizing effect because of its composition is so small that auoh oxidation of the aluminum by the gas is avoided. The known mixed gases are suitable for this purpose Composition of noble gas:

Argon oder Ärgon-Helium-Gemisch oder Helium 70 bis'99 Sauerstoff 0 bis 10
Kohlendioxyd 0 bis 25
Stickstoff 0 bis 0,5Argon or Argon-Helium mixture or Helium 70 to'99 Oxygen 0 to 10
Carbon dioxide 0 to 25
Nitrogen 0 to 0.5

Wenn insbesondere Argon verwendet wird, ergibt sich der wirtschaftlich bedeutsame Vorteil, daß ohne Gefährdung der Schweißnaht-Qualität sogenanntes Rohargon verwendet werden kann, da dessen Stickstoffgehalt durch das im Schweißdraht enthaltene Aluminium abgebunden wird.In particular, when argon is used, it is economical significant advantage that so-called raw argon can be used without endangering the weld seam quality, since the nitrogen content of which is bound by the aluminum contained in the welding wire.

Durch die Verwendung eines Schutzgases der genannten Zusammensetzung in Kombination mit der erfindungsgemäßen Drahtelektrode wird demnach erreicht, daß in der Schweißschmelze metallisches Aluminium zur Abbindung, des Stickstoffes zur Verfügung steht. Die Bedeutung der Erfindung beruht infolgedessen auf der Tatsache, daß Bedenken gegen den Einsatz des Schutzgasschweissens bei hohen Qualitätsanforderungen, die auf Grund der durch den Stickstoff hervorgerufenen Härtungs- und Alterungserscheinungen bestehen, beseitigt werden. Insbesondere wird vermieden, daß durch Glühungen zum Zwecke der Ent-By using a protective gas of the composition mentioned in combination with that according to the invention Wire electrode is thus achieved that in the weld melt metallic aluminum for binding, the nitrogen is available. The importance of the invention rests accordingly on the fact that there are concerns about the use of inert gas welding with high quality requirements The reason for the hardening and aging phenomena caused by the nitrogen must be eliminated. In particular it is avoided that annealing for the purpose of design

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Gesellschaft für Linde's Eismaschinen AktiengeselischaflGesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengeselischafl

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spannung und des Ausgleichs örtlicher Härtespitzen statt der erwarteten Erhöhung der Zähigkeit eine Versprödung verursacht wird. Auch wird verhindert, daß das Streckgrenzen-Verhältnis auf Werte über 80 % Ansteigt, was im Streben nach Sicherheit gegen Sprödbruch als sehr ungünstig angesehen wird.stress and the compensation of local hardness peaks instead of the expected increase in toughness, an embrittlement is caused. It also prevents the yield strength ratio from increasing to values above 80% , which is viewed as very unfavorable in the pursuit of security against brittle fracture.

2 Patentansprüche2 claims

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Claims

wendung ^·> " ■■" , phrase ^ ·>"■■" ,

a) a Sohutzg & ses with low oxidation * in particular the composition '**.

Argon or argon. ₍₎ ^!

HeliUBigemiech or HelJLum 70 to 99'Voli5 -_> ■ S & ueretoff ^f> ο to 10 VoI ^

Carbon Dioxide 0 to 25 VolI ^

Nitrogen 0 to 0.5 VoI $

and

b) a melting wire electrode made from a steel alloy the duroh ^ uaätse of Manganese and Cilisium and / or Titanium and / or calcium ■ is over-deoxidized and one Content of metallic * aluminum from 0.1 to 0.6 wt .; i owns · ■. .-

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2. ^ bsohmelzende Drahteitiktrodie sur Dufchführung de «procedure naoh Anagäruöh : lL characterized in that eip consists of a steel alloy, which. 'Buroh' additions to liahsan and.,,

t ·· - Τ ± Λ, && and / or calcium überdeso;: ydiert i

and a metal-coated aluminum content of 0.1 to 0.6

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